BR112020003222A2 - ponta de contato para soldagem a arco com um canal com seção transversal estrelada multilobular com lados arredondados de forma convexa - Google Patents

Abstract

A invenção refere-se a uma ponta de contato (1) para soldagem a arco, com pelo menos um canal (2) que passa através da ponta de contato (1) para receber um fio de solda (3), o canal (2) tendo uma seção transversal multilobular estrelada não redonda, com lados arredondados de forma convexa.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PONTA

DE CONTATO PARA SOLDAGEM A ARCO COM UM CANAL COM SEÇÃO TRANSVERSAL ESTRELADA MULTILOBULAR COM LA- DOS ARREDONDADOS DE FORMA CONVEXA".

[0001] A invenção refere-se a uma ponta de contato para solda- gem a arco de acordo com as características no preâmbulo da reivin- dicação 1.

[0002] A DE 10 2004 008 058 A1 divulga uma ponta de corrente para maçaricos de solda e corte com um canal guia de fio reto para guiar um eletrodo de fio. Tem um perfil de 5 lados. Deve ser assegura- do um contato linear do fio redondo de solda sobre pelo menos duas superfícies do perfil de 5 lados, em que a carga de corrente do fio de solda é mais baixa e a área de seção transversal alcançada é maior que a área de seção transversal comparável de uma seção transversal redonda. A área maior de seção transversal visa impedir bloqueios mecânicos do furo interno, o que pode tornar mais difícil o transporte do fio.

[0003] O objetivo subjacente da invenção é desenvolver ainda mais a ponta de contato, de tal maneira que o risco de bloqueio seja reduzido ainda mais sem o aumento de carga da corrente.

[0004] Este objetivo é alcançado em uma ponta de contato com as características da reivindicação 1.

[0005] As sub-reivindicações referem-se a outras modalidades vantajosas da invenção.

[0006] A ponta de contato para soldagem a arco de acordo com a invenção possui pelo menos um canal que passa através da ponta de contato na direção longitudinal. Ela é usada para receber um fio de solda que é suprido com corrente através do contato com a ponta de contato. O canal tem uma seção transversal não redonda. De acordo com a invenção, é previsto que o canal tenha a forma de uma seção transversal multilobular estrelada com lados arredondados de forma convexa. Os lados arredondados de forma convexa referem-se ao contorno dos lados na seção transversal do canal e não na seção lon- gitudinal do canal. Visto na direção longitudinal, o canal pode afunilar na forma de um funil até sua extremidade de saída. De preferência, a seção transversal permanece a mesma. O canal pode ser reto ou en- curvado. No entanto, na seção transversal, ele tem pelo menos uma seção de comprimento com lados arredondados de forma convexa.

[0007] O perfil multilobular estrelado se baseia no fato de que o canal possui, de preferência, um número ímpar de lados arredonda- dos, em particular 3, 5, 7, ... lados. De preferência, o perfil multilobular possui 5 lados.

[0008] Alternativamente, o número de lados é par, em que prefe- rencialmente 6 ou mais lados estão presentes.

[0009] De preferência, todos os lados têm o mesmo comprimento e forma, de modo que são um perfil de seção transversal simétrica em rotação, no qual os lados adjacentes podem ser mapeados por rotação por si mesmos. A simetria em rotação facilita a produção. Isso leva a um carregamento uniforme das ferramentas de produção para a pro- dução de tal ponta de contato, em particular, se esta for produzida pelo método de estiramento ou de extrusão.

[0010] Os lados arredondados de forma convexa são, de preferên- cia, total ou pelo menos parcialmente circulares em seção transversal. Em particular, todos os arcos circulares têm um raio aproximadamente igual no âmbito das tolerâncias de produção.

[0011] A forma básica do canal é um polígono com pelo menos três lados, de preferência com cinco ou mais lados. O polígono é uni- forme e, assim, um triângulo, pentágono ou um polígono correspon- dente. O canal está localizado completamente dentro do polígono. De- vido aos lados arredondados de forma convexa, a seção transversal do canal não preenche completamente o polígono. A área de seção transversal do canal é portanto, menor do que a área de seção trans- versal do polígono.

[0012] Os lados arredondados de forma convexa não devem ser muito fortemente encurvados. Em particular, o raio dos arcos circula- res é tão grande que o ponto central dos arcos circulares se situa radi- almente fora do polígono.

[0013] Como resultado, são criados cantos relativamente profun- dos que podem se projetar para o interior da região de canto do polí- gono. Assim, muito espaço, sujeira e aderências permanecem no ca- nal. O raio dos arcos circulares ou todas as dimensões do polígono e do canal são substancialmente orientados no diâmetro do fio de solda. Dentro do escopo da invenção, supõe-se que o fio de solda tenha uma seção transversal circular.

[0014] Os arcos circulares têm um comprimento que é preferenci- almente pelo menos 50% do comprimento de um lado do polígono, preferencialmente pelo menos 70% e, preferencialmente, pelo menos 90%. O arco circular também pode ser mais longo que o lado do polí- gono.

[0015] O raio está preferencialmente em uma faixa de 0,5 a 4 mm. Isso também está na faixa das espessuras de fios de solda típicos que são guiados com essa ponta de contato. Um diâmetro interno de um círculo interno da ponta de contato deve ser maior que o diâmetro do fio. O diâmetro interno é de preferência aproximadamente 15 a 20% maior que o diâmetro do fio.

[0016] O termo "estrelado" significa que existem bolsos que afuni- lam radialmente para fora nas regiões de canto. Os bolsos se situam na região de cantos do polígono. Eles não precisam necessariamente se estender para o canto externo do polígono. Os bolsos também po- dem ser arredondados. O polígono é substancialmente determinado pelos trajetos dos lados arredondados de forma convexa e pelos pon- tos de interseção nocional dos lados arredondados de forma convexa. Nesse sentido, estrelado não significa que a seção transversal do ca- nal seja de alguma forma circular, mas que possui afunilamentos nas regiões dos cantos que são enfatizados pelos lados arredondados de forma convexa e alargam radialmente para dentro e diminuem radial- mente para fora.

[0017] Devido à geometria interna frequentemente arredondada da ponta de contato, resultam vários contatos entre o fio de solda a ser guiado e o interior da ponta de contato, ou seja, com seus lados arre- dondados. Em geral, dois lados do perfil multilobular estão sempre em contato com o fio de solda. O projeto convexo do perfil multilobular le- va ao fato de que um fio de solda de menor diâmetro sempre se move para um canto do perfil multilobular. Isso significa que, por causa do diâmetro menor, ele se afasta da constrição em direção ao lado adja- cente igualmente arredondado, até que ele também se apoie contra o segundo lado. Ele é guiado no canto entre esses dois lados. Em con- traste, com seções transversais pentagonais, nas quais um fio que é basicamente menor em diâmetro, pode oscilar entre a superfície do lado esquerdo e o lado direito adjacentes em uma superfície lateral reta, em que a superfície de contato é reduzida apenas em um único lado nesses torques de oscilação, o fio de solda tende a oscilar menos no caso de lados arredondados de forma convexa, e é mantido mais fortemente em um canto do perfil multilobular.

[0018] Isso se deve ao fato de o fio estar em uma posição instável sobre a superfície convexa, e tender a ficar em uma posição estável em maior extensão. Esse efeito também é atribuível aos diâmetros di- ferentes do círculo interno e do fio de solda. O círculo interno do perfil multilobular, ou seja, a seção circular delimitada pelas superfícies late- rais, é aproximadamente 15 a 20% maior que o diâmetro do fio de sol-

da que é guiado através do perfil multilobular. De fato, o fio de solda tem mais espaço dentro do canal, uma vez que está localizado predo- minantemente entre os lados arredondados, ou seja, corre dentro dos cantos. A região dos cantos, portanto, também tem um significado mui- to particular.

[0019] Em qualquer caso, fixação pode ocorrer na região de canto. De acordo com a invenção, os cantos têm uma profundidade que pos- sibilita captar inicialmente a sujeira e depois também removê-la do ca- nal por meio do movimento do fio de solda. Nesse caso, é menos im- portante que os cantos tenham uma seção transversal específica. Mais importante é que exista uma área de seção transversal suficientemen- te grande nos cantos.

[0020] De preferência, os lados arredondados de forma convexa podem ter uma região central e regiões de borda adjacentes à região central, em que as regiões centrais são arredondadas de forma conve- xa e as regiões de borda são projetadas como linhas retas. Nesse ca- so, não é todo o lado que é encurvado, mas apenas sua região central. Linhas retas, em particular na forma de tangentes, se juntam à curva, de modo que haja uma transição contínua entre a região central e as regiões de borda. As linhas retas na região de canto fazem com que os cantos sejam triangulares em forma de funil, e mesmo relativamen- te profundos.

[0021] As regiões centrais dos lados são preferencialmente de tal largura que o fio de solda sempre entre em contato com as regiões centrais, isto é, com as regiões arredondadas dos lados. O raio dos lados arredondados, ou das regiões arredondadas do lado, é/são de preferência maior que o raio do círculo interno delimitado pelos lados. O raio dos lados arredondados é, portanto, também maior que o raio do fio de solda.

[0022] O termo "lado arredondado de forma convexa" deve, por-

tanto, também ser entendido como significando que apenas uma regi- ão parcial de um lado é arredondada de forma convexa e, pelo menos uma região parcial adicional pode ser formada a partir de linhas retas ou seções retas. A região parcial predominante é preferencialmente arredondada de forma convexa.

[0023] Para evitar que a sujeira fique presa nos cantos, é possível prever que os bolsos dispostos entre dois lados adjacentes do perfil multilobular sejam arredondados em seu ponto mais baixo. O termo perfil multilobular não significa que toda a parede do canal tenha que ser arredondada em seção transversal. É suficiente que o canal tenha uma pluralidade de lados com porções arredondadas, cada lado não necessariamente tendo que ser completamente arredondado.

[0024] Devido aos vários trajetos arredondados de forma convexa, existem cantos nos quais são formados bolsos que têm uma profundi- dade radialmente maior do que as regiões centrais dos lados arredon- dados de forma convexa. Isto é desejado. Os bolsos, em combinação com os lados arredondados de forma convexa, sendo em torno de uma ampliação da região de canto, de modo que a sujeira possa ser transportada com mais eficácia para fora da ponta de contato. No caso de menos sujeira, ocorre um contato aprimorado ao mesmo tempo en- tre o fio de solda e os lados arredondados de forma convexa.

[0025] A ponta de contato de acordo com a invenção é preferenci- almente produzida no processo de extrusão e/ou por um processo de estiramento, isto é, como um perfil de estiramento. Durante o estira- mento, um perfil oco é estirado sobre um mandril para produzir o con- torno interno desejado do canal. O estiramento pode ser realizado em uma, ou várias etapas de estiramento, em uma abordagem progressi- va até o contorno final.

[0026] A ponta de contato consiste preferencialmente em cobre ou em uma liga de cobre. É considerado vantajoso se a ponta de contato

71H for produzida a partir de um material estirado a frio, de preferência de CuCrZr a uma dureza de desde 155 até 190 HBW. Em uma outra mo- dalidade exemplar vantajosa, a ponta de contato consiste em um ma- terial compósito. A ponta pode ser feita de CuCrZr ou CuCoBe no inte- rior. Do lado de fora, a ponta consiste em uma liga de cobre diferente, ou em cobre.

[0027] A invenção combina as vantagens de orientação e contato melhoradas do fio de solda, com as vantagens de uma possibilidade de acomodação aprimorada para sujeira. Como resultado, o contato entre o fio e a ponta de contato é aprimorado em relação às passa- gens poligonais linearmente retas e a confiabilidade operacional é au- mentada.

[0028] A invenção é explicada em mais detalhes abaixo, fazendo- se referência a modalidades exemplares mostradas esquematicamen- te nos desenhos.

[0029] A Figura 1 mostra uma vista ampliada de uma seção trans- versal através de uma ponta de contato para soldagem a arco;

[0030] A Figura 2 mostra uma vista ampliada do canal central da Figura 1 em seção transversal;

[0031] A Figura 3 mostra uma outra modalidade do canal em se- ção transversal;

[0032] A Figura 4 mostra uma terceira modalidade de um canal em seção transversal e

[0033] A Figura 5 mostra uma quarta modalidade de um canal em seção transversal.

[0034] A Figura 1 mostra uma vista ampliada de uma ponta de contato para soldagem a arco em representação em seção transversal. A ponta de contato 1 tem, no exterior, uma seção transversal cilíndrica e, centralmente, um canal 2 atravessa na direção longitudinal do cilindro para receber um fio de solda 3. Na invenção, o projeto do canal 2 é decisivo. Ele é mostrado bastante ampliado nas figuras a seguir.

[0035] A Figura 2 mostra que o canal não possui uma seção trans- versal circular, mas a forma de um perfil multilobular estrelado com lados arredondados de forma convexa 4. A forma básica do canal 2 é um polígono pentagonal 5, desenhado com uma linha auxiliar traceja- da. O canal 2 está localizado dentro do polígono 5, e os lados respec- tivamente arredondados de forma convexa 4 são todos configurados de forma idêntica. Eles são formados por arcos circulares que têm um raio aproximadamente idêntico R. Os pontos centrais M dos respecti- vos arcos circulares com o raio R estão localizados radialmente fora do polígono 5. Nesta modalidade exemplar, o raio R é selecionado de modo que o lado 4 encontre exatamente em um ponto de canto 6 do polígono 5 ou do canal 2, sem cortar antes. Como resultado, é definido um círculo interno 7, que toca os cinco lados 4 substancialmente con- figurados de forma idêntica nos pontos os mais internos 8 dos lados 4. Ele tem um diâmetro D1. Um fio de solda 3 com o diâmetro menor está localizado dentro do canal 2. O diâmetro D1 do círculo interno 7 é apro- ximadamente 15 a 20% maior que o diâmetro D2 do fio de solda 3.

[0036] O fio de solda 3 se situa sobre os dois lados inferiores 4 no plano da imagem. Um contato linear ocorre nos pontos de contato K1 e K2. Como o diâmetro D2 do fio de solda 3 é menor que o diâmetro D1 do círculo interno 7, o fio de solda 3 pode assumir posições diferen- tes, mas é sempre empurrado para um dos cantos 6.

[0037] Devido às paredes laterais de forma convexa 4, adjacentes a cada canto 6 existe um bolso 9 que afunila na forma de um funil. Es- te bolso 9 é relativamente profundo e permite absorver desgaste e su- jeira. O canal estrelado 2 pode, portanto, absorver sujeira relativamen- te abundante em seus cinco bolsos 9, sem que o movimento do fio de solda 3 seja impedido na direção longitudinal. A produção de tais bol- sos 9 por processos de conformação é possível em termos de tecno-

logia de produção.

[0038] Os bolsos 9 não precisam necessariamente alcançar os pontos de canto externos do polígono circunscrito 5. A Figura 3 mostra uma modalidade exemplar na qual o raio R do lado convexo 4 é sele- cionado de forma idêntica à modalidade exemplar da Figura 1. Os bol- sos 9 não são no entanto afunilados, mas são arredondados nos seus pontos mais baixos 10, apontando para os cantos 6 do polígono 5. O volume dos bolsos 9 é assim ligeiramente menor, mas a produção é mais simples. Além disso são evitados picos de tensão nos bolsos muito pontudos da Figura 2. Como resultado do raio R, esse perfil mul- tilobular também possui lados arredondados de forma convexa 4. Nes- ta modalidade no entanto, a forma convexa é adicionalmente comple- mentada por linhas retas. Cada lado 4 tem uma região central 11, que é projetada como um arco circular correspondente ao raio R. Regiões de borda aproximadamente idênticas 12, 13, que são projetadas como linhas retas tangenciais, juntam-se à região central 11. As regiões de borda 12, 13 são cada vez mais curtas que a região central 11. À combinação das regiões centrais encurvadas 11 e das regiões de bor- da retas 12, 13 não muda no funcionamento dos bolsos 9. No entanto, o projeto dos bolsos 9 é geometricamente mais simples. A Figura 3 também mostra que os pontos de contato K1, K2 do fio de solda 3 dos lados 4 não se situam na região da linha reta, mas na respectiva regi- ão central 11, de modo que o fio de solda 3 esteja posicionado em seu movimento dentro do canal 2 exatamente da mesma maneira que na modalidade exemplar da Figura 2.

[0039] A Figura 4 mostra uma modificação de um canal 2, no qual os lados 4 são produzidos com um raio maior R1. O ponto central M1 ainda está localizado mais radialmente fora do polígono 5. A curvatura dos lados 4 é, portanto, menos forte. O círculo interno 7 é ligeiramente maior, de modo que o fio de solda 3 pode ser deslocado ainda mais na direção dos cantos 6 do polígono estrelado 5. No geral, a área da se- ção transversal do canal 2 é, portanto, maior. Como resultado, os bol- sos 9 são um pouco menos profundos, mas mais largos para essa fi- nalidade. Em termos absolutos, a área da seção transversal de um bolso 9 não é, portanto, menor, mas pode ser ajustada de maneira semelhante grande como com um raio R menor selecionado de um lado 4.

[0040] A Figura 5 mostra, de forma análoga à Figura 3, a modali- dade exemplar da Figura 4 com bolsos arredondados 9. Pode ser visto que também aqui a área da seção transversal dos bolsos 9 é reduzida apenas minimamente, mas o perfil multilobular estrelado tem contorno global mais suave, de modo que menos picos de tensão estão presen- tes nos bolsos 9, em particular na região do 10 mais profundo do canal 2 ou do polígono circunscrito 5. Esse canal 2 é mais fácil de produzir, em particular no processo de estiramento, do que canais 2 com cantos muito agudos 6 e bolsos muito profundos 9. Como também no caso da modalidade exemplar da Figura 3, nada muda como resultado do arre- dondamento das pontas dos bolsos 9 para o comportamento de conta- to do fio de solda 3 nos lados 4. Ele ainda é guiado em contato linear sobre os pontos de contato K1, K2 dentro do canal 2. Lista de Numerais de Referência: 1 - ponta de contato 2 - canal 3 - fio de solda 4 - lado - polígono 6 - canto 7 - círculo interno 8 - ponto mais interno de 4 9 - bolso

- o mais profundo de 9 11 - região central de 4 12 - região da borda de 4 13 - região da borda de 4 D1 - diâmetro de 7 D2 - diâmetro de 3 K1 - ponto de contato K2 - ponto de contato M - ponto central para R M1 - ponto central para R1 R - raio R1 - raio

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Ponta de contato para soldagem a arco com pelo me- nos um canal (2) que passa através da ponta de contato (1) para rece- ber um fio de solda (3), em que o canal (2) tem uma seção transversal não redonda, caracterizada pelo fato de o canal (1) ser uma seção transversal estrelada multilobular com lados arredondados de forma convexa (4), em que a forma básica do canal (2) é um polígono com pelo menos 3 cantos, dentro dos quais o canal (2) é localizado, em que os lados arredondados de forma convexa (4) na seção transversal são, pelo menos parcialmente, arcos circulares com um raio (R, R1), em que os pontos centrais (M) dos arcos circulares estão localizados fora do polígono.

2. Ponta de contato de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizada pelo fato de o perfil multilobular possuir um número ímpar de pelo menos 5 lados arredondados (4).

3. Ponta de contato de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os arcos circulares possuirem um raio (R, R1) que é substancialmente idêntico no âmbito das tolerâncias de pro- dução.

4. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de o raio (R, R1) estar em uma faixa de 0,5 a 4 mm.

5. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o perfil multilobular, com seus pontos radialmente os mais internos (8) dos lados arredondados (4), delimitar um círculo interno (7) cujo diâmetro ( D1) é 15 a 20% maior que o diâmetro (D2) do fio de solda (3) a ser guiado.

6. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o raio (R, R1) dos arcos circulares ser maior que o raio do círculo interno (7).

7. Ponta de contato, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de os lados arredondados de forma convexa (4) possuírem uma região central (11) e regiões de borda (12, 13) adjacentes à região central, em que as regiões centrais (11) são arredondadas de forma convexa e as regiões de borda (12, 13) são projetadas como linhas retas.

8. Ponta de contato, de acordo com a reivindicação 7, ca- racterizada pelo fato de as regiões de borda (12, 13) se unirem tan- gencialmente à região central.

9. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de os bolsos (9) que são ar- redondados no seu ponto mais baixo (10) serem dispostos entre lados adjacentes (4) do perfil multilobular.

10. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de ser um perfil extrudado ou um perfil de estiramento.

11. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de consistir de um mate- rial estirado a frio.

12. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de consistir em cobre ou em uma liga de cobre.

13. Ponta de contato de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizada pelo fato de consistir em CuCrZr e ter uma dureza de 155-190 BHW.

14. Ponta de contato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de consistir em CuCrzr ou CuCoBe no interior e consistir em uma liga de cobre diferente ou em cobre no exterior.